JP5343294B2 - Switching machine condition monitoring device - Google Patents

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Description

本発明は、転てつ機の状態監視装置、さらに詳しくは、転てつ機の転換力や復帰時間を監視する装置に関する。   The present invention relates to a state monitoring device for a turning machine, and more particularly to a device for monitoring the conversion force and return time of the turning machine.

転換鎖錠装置の一部を構成する転てつ機の故障は、列車運行に対する影響が大きいので、転てつ機の状態の監視により、適切な障害予防と保全が必要である。そのため、これまでは、電気転てつ機については、状態監視装置が開発・実用化されている(非特許文献1,2)。   The failure of the switch that constitutes a part of the convertible lock device has a great influence on train operation. Therefore, appropriate failure prevention and maintenance are required by monitoring the state of the switch. Therefore, until now, a state monitoring device has been developed and put to practical use for electrical switchboards (Non-Patent Documents 1 and 2).

転てつ機には、電気転てつ機と発条転てつ機がある。図21は電気転てつ機の設置状態を示す斜視図、図22は発条転てつ機の構成を示す図である。
電気転てつ機は、図21に符号SMで示すものであり、電気で駆動されるモータMの回転力を図示されていないクラッチ(フリクションクラッチ又はマグネットクラッチ)、中間歯車、転換歯車、転換ローラを介して動作かん101を往動又は復動させ、その動作かん101に連結されているスイッチアジャスターロッド102及びスイッチアジャスタ103を介してトングレール104を転換させるものである(非特許文献3)。
There are two types of turning machines: an electric turning machine and a rolling turning machine. FIG. 21 is a perspective view showing an installation state of the electric turning machine, and FIG. 22 is a view showing a configuration of the rolling turning machine.
The electric switch is indicated by reference numeral SM in FIG. 21, and includes a clutch (friction clutch or magnet clutch), an intermediate gear, a conversion gear, and a conversion roller (not shown) for the rotational force of the motor M driven by electricity. The operation rod 101 is moved forward or backward via the switch, and the tongrel 104 is switched via the switch adjuster rod 102 and the switch adjuster 103 connected to the operation rod 101 (Non-patent Document 3).

一方、発条転てつ機は、図22に符号SPで示すものであり、下端部にチェックバルブ201を、上端部にニードルバルブ202を備えた油圧シリンダ203とバネ204とを有し、その油圧シリンダ203のピストンロッド205と前記バネ204の上端及びそのバネの下端と前記油圧シリンダ203の下端とをそれぞれ上部クランク206及び下部クランク207で連結し、下部クランク207の回動力をアーム208を介して図21に示したスイッチアジャスタ103と同様のスイッチアジャスタ103に伝達させて、そのスイッチアジャスタ103を介してトングレールを転換させるものであり、対向列車に対しては、バネ圧でトングレールの基本レールに対する密着状態(定位)を確保し、列車が背向で通過するときは、車輪がバネ圧を圧してトングレールを割出し(転換し)、通過後はバネの力で自動的に定位側に復帰するように作用する(非特許文献4)。   On the other hand, the stroking and rolling machine is denoted by reference numeral SP in FIG. 22 and has a hydraulic cylinder 203 and a spring 204 provided with a check valve 201 at the lower end and a needle valve 202 at the upper end, and the hydraulic pressure thereof. The piston rod 205 of the cylinder 203, the upper end of the spring 204, the lower end of the spring, and the lower end of the hydraulic cylinder 203 are connected by an upper crank 206 and a lower crank 207, respectively, and the rotational force of the lower crank 207 is connected via an arm 208. It is transmitted to the switch adjuster 103 similar to the switch adjuster 103 shown in FIG. 21, and the Tongleil is converted via the switch adjuster 103. When the train passes backwards, the wheels are By applying a pressure indexing the tongue rail (converted), after passing acts to automatically return to localize side by the force of the spring (Non-Patent Document 4).

電気転てつ機SMに関わる障害の一つとして、転換動作が終了しない「転換不能」がある。転換不能の兆候の一つとして、モータに対して通常の転換とは異なる負荷等が見られる場合がある。この点に着目して、上記の実用化された状態監視装置には、モータの電流・電圧(駆動電力)を検出し、その検出した駆動電力から転換力を推定して、監視するものがある。   One of the obstacles related to the electric switch SM is “unconvertible” in which the conversion operation is not completed. As one of the signs that the conversion is impossible, there may be a case where a load different from the normal conversion is seen on the motor. Focusing on this point, some of the above-described practically used state monitoring devices detect the current / voltage (driving power) of the motor and estimate the conversion force from the detected driving power for monitoring. .

発条転てつ機SPにおいても、電気転てつ機と同様の障害として、錆や傷等により、トングレールと床板の摩擦等の負荷力が増大して、復帰動作が完了しない「復帰不能」が発生する場合がある。しかし、発条転てつ機は、上記のように動作に電力を用いないので、駆動電力により転換力の推定を行う上記の実用化された状態監視装置を、発条転てつ機にそのまま適用して復帰力のモニタリングを行うことはできない。   In the rolling rolling machine SP, as in the case of the electric rolling machine, the load force such as friction between the tongleyr and the floor board increases due to rust and scratches, and the return operation is not completed. May occur. However, since the rolling machine does not use electric power for operation as described above, the above-mentioned practical state monitoring device that estimates the conversion force by the driving power is applied to the rolling machine as it is. It is not possible to monitor return force.

京三サーキュラー Vol.41, No.4, pp3-13, 1990Kyosan Circular Vol.41, No.4, pp3-13, 1990 鉄道技術研究所速報 No.A-86-102, pp1-20, 1986Railway Technical Research Institute Bulletin No.A-86-102, pp1-20, 1986 鉄道技術者のための電気概論 信号シリーズ 4、転てつ装置、 pp.38−54、日本鉄道電気技術協会、1992Introduction to Electricity for Railway Engineers Signal Series 4, Tumbler, pp. 38-54, Japan Railway Electrical Engineering Association, 1992 鉄道技術者のための電気概論 信号シリーズ 4、転てつ装置、 pp.76−82、日本鉄道電気技術協会、1992Introduction to Electricity for Railway Engineers Signal Series 4, Tumbler, pp. 76-82, Japan Railway Electrical Engineering Association, 1992

本発明の課題は、駆動電力を検出対象とせずに転てつ機の復帰時間の推定が可能な転てつ機用状態監視装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a state monitoring apparatus for a turning machine that can estimate the return time of the turning machine without using drive power as a detection target.

本発明のもう一つの課題は、転てつ機の転換力の測定と復帰時間の推定が可能な転てつ機用状態監視装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a state monitoring device for a turning machine capable of measuring the conversion force of the turning machine and estimating the return time.

上記課題を解決するため、本発明は、転てつ機用状態監視装置を、(a)スイッチアジャスタの歪みを検出する歪み検出手段と、(b)その歪み検出手段による検出値を経時的に記録する手段と、(c)記録された検出値変化を微分し、その微分値が所定の一定値以上となる領域とそれ以外の領域とに分け、一定値以上となる最初の領域の終端を緩速復帰開始点、前記一定値以上となる二番目の領域の終端を復帰終了点として、上記緩速復帰開始点と上記復帰終了点の2点間の時間を復帰時間として算出する演算手段とを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a state monitoring device for a switching machine, comprising: (a) distortion detection means for detecting distortion of the switch adjuster; and (b) detection values by the distortion detection means over time. Means for recording; (c) differentiating the recorded change in the detected value, dividing the difference into a region where the differential value is equal to or greater than a predetermined value and the other region; A calculation means for calculating a time between two points of the slow return start point and the return end point as a return end point, with a slow return return point and the end of the second region that is equal to or greater than the predetermined value as a return end point; It is characterized by having.

上記もう一つの課題を解決するため、本発明は、転てつ機用状態監視装置を、(a)スイッチアジャスタの歪みを検出する歪み検出手段と、(b) その歪み検出手段による検出値を経時的に記録する手段と、(c)記録された検出値変化を微分し、その微分値が所定の一定値以上となる領域とそれ以外の領域とに分け、一定値以上となる最初の領域の終端を緩速復帰開始点、前記一定値以上となる二番目の領域の終端を復帰終了点として、上記緩速復帰開始点と上記復帰終了点の2点間の時間を復帰時間として算出する演算手段と、(d)歪み検出手段による検出値を、所定の変換率により転換力に変換する変換手段と、(e)その変換手段により変換された転換力を転換の度に記憶する手段及び/又は表示する手段とを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned another problem, the present invention provides a state monitoring device for a turning machine comprising: (a) a strain detection means for detecting a distortion of a switch adjuster; and (b) a detection value by the distortion detection means. Means for recording over time; and (c) differentiating a recorded change in detected value, dividing the difference into a region where the differential value is a predetermined constant value or more and another region, and a first region where the differential value is a certain value or more The time between the two points of the slow return start point and the return end point is calculated as the return time, with the end of the slow start point as the return point and the end of the second region that is equal to or greater than the predetermined value as the return end point. A computing means; (d) a converting means for converting the detected value by the distortion detecting means into a converting force at a predetermined conversion rate; and (e) a means for storing the converting force converted by the converting means at each conversion. And / or display means There.

本発明の好ましい例では、上記転てつ機の状態監視装置の変換手段は、スイッチアジャスタの歪みと温度との相関から求めた回帰式により、転換の度に計測されるスイッチアジャスタ歪み計測値を補正するものであることが望ましい。   In a preferred example of the present invention, the conversion means of the above-mentioned state-of-the-art state monitoring device uses the regression equation obtained from the correlation between the switch adjuster strain and the temperature to calculate the switch adjuster strain measurement value measured at each conversion. It is desirable to correct it.

上記歪み検出手段は、スイッチアジャスタに貼付される歪みゲージと、その歪みゲージに接続されたアンプと、そのアンプに接続されたローパスフィルタとからなることが好ましい。   The strain detection means preferably includes a strain gauge attached to the switch adjuster, an amplifier connected to the strain gauge, and a low-pass filter connected to the amplifier.

そして、前記アンプは、交流式アンプであることが望ましい。   The amplifier is preferably an AC amplifier.

請求項1の本発明によれば、転てつ機のスイッチアジャスタに貼付された歪み検出手段により得られる歪み検出値を記録して、現地又は管理所のいずれにおいても、その歪み検出値を解析して、転てつ機の復帰時間の推定を行うことができる。また、スイッチアジャスタの歪みを検出対象とするので、駆動電力を用いない発条転てつ機の転換力を測定することができるほか、駆動電力を用いる電気転てつ機に対しても適用して、転換力を測定することができる。   According to the first aspect of the present invention, the strain detection value obtained by the strain detection means affixed to the switch adjuster of the switch is recorded, and the strain detection value is analyzed at either the site or the management office. Thus, it is possible to estimate the return time of the switch. Moreover, since the distortion of the switch adjuster is targeted for detection, it is possible to measure the conversion force of a tumbling switch that does not use drive power, and it can also be applied to an electric switch that uses drive power. , The conversion power can be measured.

また、請求項2の本発明によれば、一つの状態監視装置で、転てつ機の復帰時間の推定と転換力の測定とを併せて行うことができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to perform both the estimation of the return time of the switch and the measurement of the conversion force with a single state monitoring device.

また、請求項3の本発明によれば、環境温度の変化に影響されずに、転てつ機の転換力の測定と発条転てつ機の復帰時間の推定を正確に行うことができる。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to accurately measure the conversion force of the turning machine and estimate the return time of the rolling machine without being affected by changes in the environmental temperature.

さらに、請求項4の本発明によれば、商用周波数のノイズの影響を受けにくい転てつ機の状態監視装置を提供することができる。   Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide a state monitoring device for a switch that is not easily affected by noise of a commercial frequency.

そして、請求項5の本発明によれば、商用周波数のノイズの影響を抑えることができる転てつ機の状態監視装置を提供することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to provide a state monitoring device for a turning machine capable of suppressing the influence of commercial frequency noise.

請求項1に係る転てつ機の状態監視装置の基本的構成を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows notionally the basic composition of the state monitoring apparatus of the switch machine concerning Claim 1. 図1中の歪み検出手段の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the distortion detection means in FIG. 請求項1に係る転てつ機の状態監視装置の設置例を示す模写図である。It is a copying figure which shows the example of installation of the state monitoring apparatus of the switch machine which concerns on Claim 1. 歪みゲージのスイッチアジャスタに対する貼付位置についての説明図である。It is explanatory drawing about the sticking position with respect to the switch adjuster of a strain gauge. 動歪みアンプの出力波形図である。It is an output waveform diagram of a dynamic distortion amplifier. 動歪みアンプが交流式と直流式の場合の、動歪みアンプが出力するスイッチアジャスタ歪みのパワースペクトル密度分布の異同を示すグラフである。It is a graph which shows the difference in the power spectrum density distribution of the switch adjuster distortion which a dynamic distortion amplifier outputs when a dynamic distortion amplifier is an alternating current type and a direct current type. 動歪みアンプでローパスフィルタにより処理した後の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform after processing with a low-pass filter by dynamic strain amplifier. 割り出し転換時の発条転てつ機の復帰動作を示す図である。It is a figure which shows the return operation | movement of the stalk rolling machine at the time of an index change. 発条転てつ機の割出動作開始から復帰終了までの動作速度を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement speed from the start of indexing operation | movement of a rolling apparatus to a completion | finish of return. スイッチアジャスタ歪みと復帰時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between switch adjuster distortion and reset time. 請求項2に係る転てつ機の状態監視装置の基本的構成を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows notionally the basic composition of the state monitoring apparatus of the switch machine concerning Claim 2. 軸力計による転換力測定結果を示す図である。It is a figure which shows the conversion force measurement result by an axial force meter. 軸力計測定値とスイッチアジャスタ歪みの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an axial force meter measured value and switch adjuster distortion. 車両による割出し時の歪み測定結果を示す図である。It is a figure which shows the distortion measurement result at the time of indexing by a vehicle. 相対復帰力の日毎の変化を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the daily change of a relative return force. 密着時歪みの日毎の変化を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the change every day of distortion at the time of adhesion | attachment. 密着時のスイッチアジャスタの歪みと温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distortion of a switch adjuster at the time of contact | adherence, and temperature. 復帰時間の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of return time. 気温と復帰時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between temperature and return time. 電気転てつ機の設置状態を示す図である。It is a figure which shows the installation state of an electric switch. 発条転てつ機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a tumbling and turning machine. 試験条件と50Hz付近のパワースペクトル密度を示す表である。It is a table | surface which shows test conditions and the power spectrum density of 50 Hz vicinity.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の転てつ機の状態監視装置は、発条転てつ機と電気転てつ機のいずれにも適用可能であるが、以下には、発条転てつ機に適用される場合の実施の形態について説明する。
本発明の第1の実施の形態である発条転てつ機用状態監視装置Aは、スイッチアジャスタの歪みを検出対象とし、その検出値から発条転てつ機の転換時間を推定するようにしたものである。
Although the state monitoring device of the turning machine of the present invention can be applied to both a rolling turning machine and an electric turning machine, in the following, it will be implemented when applied to a turning machine. Will be described.
In the first embodiment of the present invention, the condition monitoring device A for the rolling switch is intended to detect the distortion of the switch adjuster and estimate the switching time of the rolling switch from the detected value. Is.

この実施の形態による発条転てつ機用状態監視装置Aは、図1に示すように、歪み検出手段aと、検出した歪みを記録する記録手段bと、記録された歪み測定値から復帰時間を算出する演算手段cとを有する。   As shown in FIG. 1, the condition monitoring device A for a tumbling machine according to this embodiment includes a distortion detection means a, a recording means b for recording the detected distortion, and a return time from the recorded distortion measurement value. And calculating means c for calculating.

歪み検出手段aは、図2に概念的に示し、図3に設置例を示すように、歪みゲージ1と、ブリッジ回路2と、棒状変位計3と、動歪みアンプ4と、ロガ5とによって構成されている。図3の2’はブリッジ回路2を収容するブリッジボックスである。   The strain detection means a is conceptually shown in FIG. 2 and, as shown in FIG. 3, an installation example, includes a strain gauge 1, a bridge circuit 2, a rod-shaped displacement meter 3, a dynamic strain amplifier 4, and a logger 5. It is configured. Reference numeral 2 ′ in FIG. 3 denotes a bridge box that accommodates the bridge circuit 2.

歪みゲージ1は、スイッチアジャスタ103に加わる力による伸縮の割合を電気抵抗の変化に変換するセンサである。歪みゲージ1は、図3に示すように、転てつ機SPから見てスイッチアジャスタ103の「押し」の方向に転換した時には転てつ機SPの下側から姿を出し、「引き」の方向に転換した時には転てつ機SPの下側に隠れる部分に貼付される。   The strain gauge 1 is a sensor that converts a rate of expansion / contraction due to a force applied to the switch adjuster 103 into a change in electrical resistance. As shown in FIG. 3, when the strain gauge 1 is changed to the “push” direction of the switch adjuster 103 as viewed from the switch SP, the strain gauge 1 appears from below the switch SP, When it changes direction, it is affixed to the part hidden under the machine SP.

歪みゲージ1は、その抵抗の変化を増幅するため、ブリッジ回路2に接続されている。ブリッジ回路2の出力は、ケーブルを介して器具箱6に収容されている動歪みアンプ4に入力され、その動歪みアンプ4の出力する歪み測定値は、同じく器具箱6に収容されているロガ5に順次記録されるように構成されている。   The strain gauge 1 is connected to the bridge circuit 2 in order to amplify the change in resistance. The output of the bridge circuit 2 is input to the dynamic distortion amplifier 4 accommodated in the instrument box 6 via the cable, and the strain measurement value output from the dynamic distortion amplifier 4 is the logger also accommodated in the instrument box 6. 5 are sequentially recorded.

ブリッジ回路2及び動歪みアンプ4による歪みの増幅率は、歪みゲージの貼付形態により異なる。使用するスイッチアジャスタ103は、一例として、直径36mm、密着力・転換力は2kN(200kgf)程度であるので、スイッチアジャスタ103の軸方向の歪みは、10με程度の低い値である。そこで、好ましい実施の形態においては、歪みゲージの取付態様として、図4(a)に示すように、スイッチアジャスタ103の軸方向と周方向に2枚ずつ貼付する、比較的感度の高い「4ゲージ法」を採用した。   The amplification factor of the strain by the bridge circuit 2 and the dynamic strain amplifier 4 varies depending on the application form of the strain gauge. As an example, the switch adjuster 103 to be used has a diameter of 36 mm and an adhesive force / conversion force of about 2 kN (200 kgf). Therefore, the axial strain of the switch adjuster 103 is a low value of about 10 με. Therefore, in a preferred embodiment, as a strain gauge mounting mode, as shown in FIG. 4A, two switches are attached in the axial direction and the circumferential direction of the switch adjuster 103. The law was adopted.

図4(b)は、歪みゲージをスイッチアジャスタ103の軸方向に1枚のみ貼付した場合の「1ゲージ法」のブリッジ回路の構成を示す。「4ゲージ法」の場合は、軸方向貼付ゲージ(ε1,ε3)の伸縮による抵抗変化はΔR、周方向貼付ゲージ(ε2,ε4)の伸縮による抵抗変化はΔRv(v=0.3)となり、4ゲージと1ゲージの歪みの増幅率の比は、2.6:1となる。「4ゲージ法」が最も増幅率が高く、温度影響も小さいことが実験によっても確認された。   FIG. 4B shows the configuration of the “1 gauge method” bridge circuit when only one strain gauge is attached in the axial direction of the switch adjuster 103. In the case of “4-gauge method”, the resistance change due to expansion and contraction of the axially attached gauge (ε1, ε3) is ΔR, and the resistance change due to expansion and contraction of the circumferentially attached gauge (ε2, ε4) is ΔRv (v = 0.3). The ratio of the 4 gauge and 1 gauge strain gains is 2.6: 1. It was also confirmed by experiments that the “4-gauge method” has the highest amplification factor and the effect of temperature is small.

棒状変位計3は、スイッチアジャスタの変位を電気抵抗の変化に変換するセンサであるが、本発明の好ましい実施の形態においては、電磁転てつ鎖錠器(図示省略)の鎖錠かんの変位から「割り出し」を検知し、転換力測定開始のトリガーとするために用いている。この棒状変位計3は、汎用の測定器で確実に測定するために設けたが、専用の歪み測定器を用意する場合は、歪みの測定波形からトリガーをかけることができるので、棒状変位計3は不要になる。   The rod-shaped displacement meter 3 is a sensor that converts the displacement of the switch adjuster into a change in electrical resistance. However, in a preferred embodiment of the present invention, the displacement of the lock lock of the electromagnetic locking device (not shown). It is used to detect “indexing” from, and use it as a trigger for starting conversion force measurement. This rod-shaped displacement meter 3 is provided for surely measuring with a general-purpose measuring device. However, when a dedicated strain measuring device is prepared, a trigger can be applied from a distortion measurement waveform. Is no longer needed.

動歪みアンプ4は、歪みゲージ1を接続したブリッジ回路2と棒状変位計3の出力を増幅し、これを直流電圧の変化に変換するためのものである。動歪みアンプ4は、ブリッジ回路2に流す電流の種類によって、直流式と交流式とがある。直流式歪みアンプは、交流式に比べて経済面で優れているが、図5に示すように、商用周波数成分を主としたノイズの影響を受けるため、直流式歪みアンプのみでは、復帰力、復帰時間を判断することが困難である。   The dynamic strain amplifier 4 is for amplifying the outputs of the bridge circuit 2 and the rod-shaped displacement meter 3 to which the strain gauge 1 is connected, and converting this into a change in DC voltage. The dynamic distortion amplifier 4 is classified into a direct current type and an alternating current type depending on the type of current flowing through the bridge circuit 2. The DC distortion amplifier is economically superior to the AC type, but as shown in FIG. 5, since it is affected by noise mainly including commercial frequency components, the DC distortion amplifier alone has a restoring force, It is difficult to determine the return time.

そこで、発明者は、電気転てつ機のスイッチアジャスタの下部における歪みを、歪みゲージ、歪みアンプ、電源系、ローパスフィルタの条件を変えて測定し、ノイズの影響を受けにくい機器構成の検討を行った。   Therefore, the inventor measured the strain at the lower part of the switch adjuster of the electric switch by changing the conditions of the strain gauge, strain amplifier, power supply system, and low-pass filter, and examined the device configuration that is less susceptible to noise. went.

図22の表に試験条件と50Hz付近のパワースペクトル密度(PSD)を、図6に各構成での測定結果であるパワースペクトル密度分布を示す。図7にローパスフィルタによる処理後の波形を示す。この結果より、直流式歪みアンプを使用する場合は、電池又は絶縁アンプを使用し、これにローパスフィルタを用いることで、商用周波数のノイズの影響が抑えられることが判る。また、交流式アンプを使用し、内蔵ローパスフィルタを用いる場合は、商用周波数のノイズの影響を最も受けにくいことが判る。   The table of FIG. 22 shows test conditions and power spectral density (PSD) near 50 Hz, and FIG. FIG. 7 shows a waveform after processing by the low-pass filter. From this result, it can be seen that when a DC distortion amplifier is used, the influence of commercial frequency noise can be suppressed by using a battery or an insulation amplifier and using a low-pass filter. It can also be seen that when an AC amplifier is used and a built-in low-pass filter is used, it is least affected by commercial frequency noise.

上記試験結果に基づき、実施の形態においては、動歪みアンプ4が交流式アンプとローパスフィルタの組合せからなる歪み検出手段aを用いて、スイッチアジャスタ103の歪みを測定する。増幅される歪み測定値は、ロガ5に与えられる。ロガ5は、動歪みアンプ4により増幅された歪みを記録するものである。棒状変位計2で測定している電磁転てつ鎖錠器の鎖錠かん変位が変化した時点をトリガーとして、その前後一定時間の歪みゲージによって測定される歪みを記録するように構成されている。   Based on the test results, in the embodiment, the dynamic distortion amplifier 4 measures the distortion of the switch adjuster 103 using the distortion detection means a that is a combination of an AC amplifier and a low-pass filter. The amplified distortion measurement is provided to the logger 5. The logger 5 records the distortion amplified by the dynamic distortion amplifier 4. It is configured to record the strain measured by the strain gauge for a certain period of time before and after the time when the displacement of the locking mechanism of the electromagnetic locking device measured by the rod-shaped displacement meter 2 changes. .

歪み検出手段aにより得られ、ロガ5に記録された歪み測定値は、記録手段bに時系列的に記録される。   The distortion measurement values obtained by the distortion detection means a and recorded in the logger 5 are recorded in time series in the recording means b.

発条転てつ機の保守調整項目である復帰時間は、従来は、測定者の視覚、聴覚によって復帰開始、復帰終了のタイミングを判断して、計時されている。しかし、この方法は、保守時以外に実行することができない。そこで、本発明では、スイッチアジャスタの歪みを記録手段bに時系列的に記録し、その時刻歴応答を利用して復帰時間を推定する方法を検討した。   The return time, which is a maintenance adjustment item of the rolling device, is conventionally timed by judging the timing of the return start and return end by the visual and auditory sense of the measurer. However, this method can only be performed during maintenance. In view of this, in the present invention, a method for recording the distortion of the switch adjuster in time series in the recording means b and estimating the return time using the time history response has been studied.

背向からの車両の進入によりトングレールが動かされる「割出し転換」時の発条転てつ機内のバネとシリンダの作用による復帰動作の様子は、図8に示すとおりである。発条転てつ機は、トングレールのストロークに合わせてシリンダ内部の動作油の流量面積が変化する機構により、転換速度を、図9に示すように、緩速復帰、中速復帰及び高速復帰と変化させながら、復帰力を制御している。   The state of the return operation by the action of the spring and the cylinder in the tumbling machine at the time of “index change” in which the tongrel is moved by the vehicle entering from the back is as shown in FIG. As shown in FIG. 9, the rolling rolling machine has a mechanism in which the flow area of the working oil in the cylinder changes in accordance with the Tongleil stroke. The return force is controlled while changing.

スイッチアジャスタの歪みは、通常、図10に示すように、割り出し時と中速復帰時から高速復帰時に歪み量が大きく変化する。一方、転換前や復帰後の密着状態にある時や緩速復帰時には、歪み量が少ない。   Normally, as shown in FIG. 10, the distortion of the switch adjuster greatly changes in the amount of distortion when indexing and when returning from medium speed to when returning to high speed. On the other hand, the amount of distortion is small when in a close contact state before switching or after returning or when returning slowly.

これに着目して、演算手段cでは、記録手段bから入力される歪み測定値を順次微分し、その歪み微分値が一定値以上となる領域(図10の鎖線の矩形で囲まれた領域A,B)を求め、最初に一定値以上となる領域Aの終端を緩速復帰開始点であると判定し、次に一定値以上となる領域Bの終端を復帰終了点であると判定する。続いて、演算手段fは、歪み測定値から計算される緩速復帰開始点と復帰終了点の2点間の時間を復帰時間として出力するように構成されている。   Paying attention to this, the calculation means c sequentially differentiates the strain measurement values input from the recording means b, and an area where the distortion differential value becomes a certain value or more (area A surrounded by a chain line rectangle in FIG. 10). , B), the end of the region A that is equal to or greater than a certain value is first determined to be the slow return start point, and the end of the region B that is equal to or greater than the certain value is then determined to be the return end point. Subsequently, the computing means f is configured to output the time between two points of the slow return start point and the return end point calculated from the strain measurement value as the return time.

本発明の第2の実施の形態は、歪み検出手段aにより得られ、ロガ5に記録された歪み測定値から転換力を求めるものである。図11に示すように、第2の実施の形態に係る発条転てつ機用状態監視装置Bは、歪み検出手段aと、検出した歪みを記録する記録手段bと、記録された歪み測定値から復帰時間を算出する演算手段cと、歪み検出手段aにより検出された歪みを所定の変換率に基づき転換力に変換する変換手段dと、その変換手段により変換された転換力を記憶する手段e及び/又は表示する手段fとを有する。すなわち、第1の実施の形態に、変換手段d、記憶手段e及び表示手段fを付加した構成である。   In the second embodiment of the present invention, the conversion force is obtained from the strain measurement value obtained by the strain detection means a and recorded in the logger 5. As shown in FIG. 11, the condition monitoring device B for the tumbling and turning machine according to the second embodiment includes a distortion detection means a, a recording means b for recording the detected distortion, and a recorded distortion measurement value. Calculating means c for calculating the return time from the conversion means, conversion means d for converting the distortion detected by the distortion detection means a into conversion force based on a predetermined conversion rate, and means for storing the conversion force converted by the conversion means e and / or means f for displaying. In other words, the conversion unit d, the storage unit e, and the display unit f are added to the first embodiment.

歪み検出手段aにより得られ、ロガ5に記録された歪み測定値は、変換手段bにより、転換力に変換される。変換手段bによる歪み測定値を転換力に変換する方法には、転てつ機の実際の転換動作時の転換力と歪みとを測定し、その転換力と歪みの関係から回帰式を求め、その回帰式を用いて、各歪み測定値から転換力を求める方法がある。他の方法としては、転てつ機の実地試験による転換力と歪みの関係から変換テーブルを作成して記憶して置き、得られた歪み測定値からその変換テーブルをルックアップして、転換力を決定する方法を用いることもできる。   The strain measurement value obtained by the strain detection means a and recorded in the logger 5 is converted into a conversion force by the conversion means b. In the method of converting the distortion measurement value by the conversion means b into the conversion force, the conversion force and the distortion during the actual conversion operation of the switching machine are measured, and a regression equation is obtained from the relationship between the conversion force and the distortion, There is a method of obtaining the conversion force from each strain measurement value using the regression equation. Another method is to create and store a conversion table based on the relationship between the conversion force and strain obtained from the field test of the turning machine, look up the conversion table from the obtained strain measurement value, and then convert the conversion table. It is also possible to use a method for determining.

実際の転てつ機のスイッチアジャスタの歪みと転換力・復帰力を関係づけるため、動作かんとスイッチアジャスタとを連結するジョーピンに代えて、既知のジョーピン形軸力計を挿入し、割り出し時の転換力と復帰力を直接的に測定した。図12はその軸力計の測定値とスイッチアジャスタの歪みの関係を示す。図8は軸力計による転換力測定結果を示す。図9は軸力計測定値とスイッチアジャスタ歪みの関係を示す。軸力計を用いた測定値から回帰直線を求めた。図13のRLは回帰直線を示す。この回帰直線から[数1]に示す回帰式が得られた。   In order to relate the distortion of the switch adjuster of the actual switch and the conversion force / restoring force, a known jaw pin type axial force meter is inserted in place of the jaw pin connecting the operation lever and the switch adjuster. The conversion and return forces were measured directly. FIG. 12 shows the relationship between the measured value of the axial force meter and the distortion of the switch adjuster. FIG. 8 shows the results of measuring the conversion force with an axial force meter. FIG. 9 shows the relationship between the axial force meter measurement value and the switch adjuster distortion. The regression line was calculated | required from the measured value using an axial force meter. RL in FIG. 13 indicates a regression line. From this regression line, the regression equation shown in [Formula 1] was obtained.

Figure 0005343294
Figure 0005343294

こうして、歪み検出手段aにより得られ歪み測定値は、変換手段bにより上記回帰式を用いて、転換力に変換される。変換手段dに記憶手段eが接続されている場合は、変換された転換力は、その記憶手段eに記憶される。記憶されたデータは、後にこの転換力測定器に接続される機器により読み出して、表示器又はプリンタ等に出力するために用いられる。   Thus, the strain measurement value obtained by the strain detection means a is converted into conversion force by the conversion means b using the regression equation. When the storage means e is connected to the conversion means d, the converted conversion force is stored in the storage means e. The stored data is later read out by a device connected to the conversion force measuring device and used for outputting to a display device or a printer.

また、変換手段dに記憶手段eと表示手段fが接続されている場合は、即座に又は随時、記憶されたデータを読み出して、表示器に表示させることができる。出力又は表示された転換力を、転てつ機が正常である時の事前に計測されている基準転換力と比較することにより、その転てつ機に障害が生じているか、障害発生が近いか等の状態監視を行うことができる。   Further, when the storage means e and the display means f are connected to the conversion means d, the stored data can be read out and displayed on the display device immediately or at any time. By comparing the output or displayed conversion force with the reference conversion force measured in advance when the switch is normal, the switch is faulty or near to failure Such state monitoring can be performed.

上述のように、転てつ機の状態監視装置Bは、スイッチアジャスタの歪みを検出対象とするから、発条転てつ機と電気転てつ機のいずれにも適用可能である。また、エスケープクランクにより連結された複数のスイッチアジャスタを用いる転てつ機においては、各スイッチアジャスタに対して転換力測定が行われる。   As described above, since the state monitoring device B of the turning machine detects the distortion of the switch adjuster, it can be applied to both the rolling turning machine and the electric turning machine. Further, in a turning machine using a plurality of switch adjusters connected by an escape crank, the conversion force is measured for each switch adjuster.

領域A,Bの検出には、信号波形を矩形波に変換する波形成形技術を用い、最初の矩形波の末端を復帰開始点、次の矩形波の末端を復帰終了点と認識することができる。   For the detection of the regions A and B, a waveform shaping technique for converting a signal waveform into a rectangular wave can be used, and the end of the first rectangular wave can be recognized as the return start point and the end of the next rectangular wave can be recognized as the return end point. .

従って、転てつ機の状態監視装置Bは、一つで発条転てつ機の転換力の測定と復帰時間の推定を行い、状態監視を行うことができる。   Therefore, the state monitoring device B of the turning machine can measure the conversion force of the rolling machine and estimate the return time, and can monitor the state.

[復帰時間の長期現地測定及びその結果に基づく補正]
上記転換力の測定と転換時間の推定方法を用いて、本線上の発条転てつ機を対象に転換力・復帰時間の測定を実施した。また、発条転てつ機の状態の長期的な変化について調査を行った。
(a)スイッチアジャスタ歪み
図14に、スイッチアジャスタ歪みの転換1回分の測定結果を示す。約0s(秒)から8sまでの間にトングレールが車両(4両)によって割り出され、その後、約8sから11sまでの間で復帰していることが、その波形から読み取ることができる。また、密着状態のスイッチアジャスタ歪みと緩速復帰時の歪みの差が得られることから、密着力と復帰力の差(以下、相対復帰力とする。)を数式(1)より求めることができる。図15に転換毎の相対復帰力を示す。相対復帰力は、復帰転換時の負荷に対する発条転てつ機の能力の余裕分を示していると言われており、この差が小さいほど負荷が大きいと考えることができる。
[Long-term measurement of return time and correction based on the result]
Using the above conversion force measurement and conversion time estimation method, the conversion force and return time were measured for the stroking machine on the main line. In addition, a long-term change in the condition of the tumbling machine was investigated.
(A) Switch Adjuster Distortion FIG. 14 shows the measurement results for one switch adjuster strain change. It can be read from the waveform that the tongrel is determined by the vehicle (four cars) between about 0 s (seconds) and 8 s and then returned between about 8 s and 11 s. Further, since the difference between the switch adjuster strain in the close contact state and the strain at the slow return is obtained, the difference between the close contact force and the return force (hereinafter referred to as a relative return force) can be obtained from Equation (1). . FIG. 15 shows the relative return force for each conversion. The relative return force is said to indicate a margin of the ability of the tumbling machine with respect to the load at the time of return conversion, and it can be considered that the smaller the difference, the greater the load.

図16に、転換毎の密着時(図14の−2sから0sまで)のスイッチアジャスタ歪みを示す。密着時のスイッチアジャスタ歪みは、転換毎に変化することが判った。これは、密着力が実際に変化しているか、測定する歪み量が小さいことからゲージとスイッチアジャスタの線膨張係数が影響して、見掛け上の歪みが測定されたために見られる現象であると考えられる。また、定性的には晴天時に変化が大きい傾向にある。そこで、スイッチアジャスタの歪みゲージ貼付箇所付近に温度センサを貼付し、スイッチアジャスタ歪みと歪みゲージ貼付箇所付近のスイッチアジャスタ温度を同時に測定した。図17に測定結果を示す。   FIG. 16 shows the switch adjuster distortion at the time of close contact for each change (from −2 s to 0 s in FIG. 14). It was found that the switch adjuster distortion during close contact changes with each change. This is a phenomenon seen because the apparent strain was measured due to the linear expansion coefficient of the gauge and the switch adjuster being affected by the fact that the adhesion force actually changed or the strain amount to be measured was small. It is done. Qualitatively, the change tends to be large during fine weather. Therefore, a temperature sensor was affixed in the vicinity of the strain gauge application location of the switch adjuster, and the switch adjuster strain and the switch adjuster temperature in the vicinity of the strain gauge application location were measured simultaneously. FIG. 17 shows the measurement results.

この測定結果から、スイッチアジャスタ歪み測定値とスイッチアジャスタ温度に相関があることが判る。このことから、密着時の歪みが転換毎に変化する現象は温度によるものと考えられる。また、スイッチアジャスタの歪みと同時に温度を測定し、歪み測定値の温度補正を行うことができれば、密着力や転換力の絶対値を得ることができる。   From this measurement result, it can be seen that there is a correlation between the measured value of the switch adjuster strain and the temperature of the switch adjuster. From this, it is considered that the phenomenon that the strain at the time of close contact changes with each change is due to temperature. Further, if the temperature is measured simultaneously with the strain of the switch adjuster and the temperature of the strain measurement value can be corrected, the absolute values of the adhesion force and the conversion force can be obtained.

密着時のスイッチアジャスタ歪みはスイッチアジャスタ温度との間に、図17に示すように相関がある。その場合の相関係数は0.816、回帰式は[数2]の通りである。   The switch adjuster distortion at the time of close contact has a correlation with the switch adjuster temperature as shown in FIG. In this case, the correlation coefficient is 0.816, and the regression equation is as shown in [Equation 2].

Figure 0005343294
Figure 0005343294

従って、歪みゲージにより現実に測定されたスイッチアジャスタ歪みが適正値か否かを判定するため、上記変換手段bでは、歪みゲージ取付位置付近に設けた温度センサから入力するその時の測定温度を上記回帰式に代入して、歪み検出手段aのロガ5よりに入力する歪み測定値を適正に補正するように構成されている。   Accordingly, in order to determine whether or not the switch adjuster strain actually measured by the strain gauge is an appropriate value, the conversion means b uses the measured temperature input from the temperature sensor provided near the strain gauge mounting position as the regression. The distortion measurement value input from the logger 5 of the distortion detector a is appropriately corrected by substituting into the equation.

(b)復帰時間
図18に転換毎の復帰時間の変化を、図19に測定期間毎の平均温度と平均復帰時間の関係を示す。図18から、復帰時間は短期間で大幅に変化しないことを確認した。一方、図19から、長期的には復帰時間が変化し、平均温度が高い期間は復帰時間が短く、平均温度が低い期間は復帰時間が長くなることを確認した。
(B) Return time FIG. 18 shows the change in return time for each conversion, and FIG. 19 shows the relationship between average temperature and average return time for each measurement period. From FIG. 18, it was confirmed that the return time did not change significantly in a short period. On the other hand, it was confirmed from FIG. 19 that the recovery time changes in the long term, the recovery time is short in the period when the average temperature is high, and the recovery time is long in the period where the average temperature is low.

従って、動歪みアンプからの出力波形の成形及び緩速復帰開始点と復帰終了点の間の時間計測により復帰時間を求めることができ、求められた値と適正値とを比較することにより、当該転てつ機の状態の適否を判断することができる。   Therefore, the return time can be obtained by shaping the output waveform from the dynamic strain amplifier and measuring the time between the slow return start point and the return end point, and by comparing the obtained value with the appropriate value, Appropriateness of the state of the machine can be determined.

発条転てつ機の保全においては、復帰時間は4〜8秒が適正値とされている。得られた値が適正値でない場合は、発条転てつ機のニードルバルブの開閉量、つまり、緩速復帰時の流路面積を調整して、復帰時間の調整を行えばよい。   In maintenance of the rolling device, the return time is set to an appropriate value of 4 to 8 seconds. When the obtained value is not an appropriate value, the return time may be adjusted by adjusting the opening / closing amount of the needle valve of the rolling device, that is, the flow passage area at the slow return.

上記本発明による状態監視装置の、スイッチアジャスタの歪み測定による転換力測定及び復帰時間のモニタリングは、発条転てつ機に限らず、電気転てつ機、新幹線用転換鎖錠装置に複数備わるエスケープクランク部での転換力測定等に広く活用することができる。   In the state monitoring device according to the present invention, the conversion force measurement and the return time monitoring by measuring the strain of the switch adjuster are not limited to the tumbling switch, but are provided in a plurality of electric switchers and Shinkansen convertible lock devices. It can be widely used for measuring the conversion force at the crank.

A 転てつ機の状態監視装置
a 歪み検出手段
b 変換手段
c 記憶手段
1 歪みゲージ
2 ブリッジ回路
3 棒状変位計
4 動歪みアンプ
5 ロガ
B,AB 発条転てつ機用状態監視装置
d 表示手段
e 記録手段
f 演算手段
SP 発条転てつ機
103 スイッチアジャスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS A State monitoring apparatus of a turning machine a Strain detection means b Conversion means c Memory | storage means 1 Strain gauge 2 Bridge circuit 3 Bar-shaped displacement meter 4 Dynamic strain amplifier 5 Logger B, AB State monitoring apparatus for oscillating turning machine e Recording means f Calculation means SP Deflection machine 103 Switch adjuster

Claims (5)

スイッチアジャスタの歪みを検出する歪み検出手段と、
前記歪み検出手段による検出値を、経時的に記録する手段と、
記録された検出値変化を微分し、その微分値が所定の一定値以上となる領域とそれ以外の領域とに分け、一定値以上となる最初の領域の終端を緩速復帰開始点、前記一定値以上となる二番目の領域の終端を復帰終了点として、前記緩速復帰開始点と前記復帰終了点の2点間の時間を復帰時間として算出する演算手段と、
を備えていることを特徴とする転てつ機用状態監視装置。
Distortion detecting means for detecting distortion of the switch adjuster;
Means for recording the value detected by the distortion detection means over time;
Differentiate the recorded change in detected value, divide it into a region where the differential value is equal to or greater than a predetermined value and other regions, and the end of the first region where the differential value is equal to or greater than a certain value A calculation means for calculating a time between two points of the slow return start point and the return end point as a return time, with the end of the second region being equal to or greater than a value as the return end point;
A state monitoring device for a switch machine characterized by comprising:
スイッチアジャスタの歪みを検出する歪み検出手段と、
前記歪み検出手段による検出値を、経時的に記録する手段と、
記録された検出値変化を微分し、その微分値が所定の一定値以上となる領域とそれ以外の領域とに分け、一定値以上となる最初の領域の終端を緩速復帰開始点、前記一定値以上となる二番目の領域の終端を復帰終了点として、前記緩速復帰開始点と前記復帰終了点の2点間の時間を復帰時間として算出する演算手段と、
前記歪み検出手段による検出値を、所定の変換率により転換力に変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された転換力を転換の度に記憶する手段及び/又は表示する手段と、
を備えていることを特徴とする転てつ機用状態監視装置。
Distortion detecting means for detecting distortion of the switch adjuster;
Means for recording the value detected by the distortion detection means over time;
Differentiate the recorded change in detected value, divide it into a region where the differential value is equal to or greater than a predetermined value and other regions, and the end of the first region where the differential value is equal to or greater than a certain value A calculation means for calculating a time between two points of the slow return start point and the return end point as a return time, with the end of the second region being equal to or greater than a value as the return end point;
Conversion means for converting the detection value by the distortion detection means into conversion force at a predetermined conversion rate;
Means for storing and / or displaying the conversion force converted by the conversion means for each conversion;
A state monitoring device for a switch machine characterized by comprising:
請求項1又は2に記載の転てつ機用状態監視装置において、前記変換手段は、スイッチアジャスタの歪みと温度との相関から求めた回帰式により、転換の度に計測されるスイッチアジャスタ歪み計測値を補正するものであることを特徴とする転てつ機用状態監視装置。   3. The state monitoring apparatus for a switch machine according to claim 1 or 2, wherein the conversion means measures the switch adjuster strain measured at each conversion by a regression equation obtained from the correlation between the strain of the switch adjuster and the temperature. A state monitoring device for a switching machine characterized by correcting the value. 請求項1又は2に記載の転てつ機用状態監視装置において、前記歪み検出手段は、スイッチアジャスタに貼付される歪みゲージと、その歪みゲージに接続されたアンプと、そのアンプに接続されたローパスフィルタとからなることを特徴とする転てつ機の状態監視装置。   3. The state monitoring device for a switch machine according to claim 1, wherein the strain detecting means is connected to the strain gauge attached to the switch adjuster, an amplifier connected to the strain gauge, and the amplifier. A state monitoring device for a switching machine comprising a low-pass filter. 請求項4に記載の転てつ機の状態監視装置において、前記アンプは、交流式アンプであることを特徴とする転てつ機の状態監視装置。   5. The state monitoring apparatus for a switch machine according to claim 4, wherein the amplifier is an AC amplifier.
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